基于OCDM的光分组交换网络中路由算法研究

论文摘要

光纤通信技术的发展使得单根光纤的传输速率超过了10Tb/s,基于光码分多址的分组交换技术是未来高速全光通信网络的备选方案,因此成为目前通信研究的热点。但是制约基于OCDM的光分组交换网络的核心问题之一就是多用户干扰,随着用户数目增加网络的误码率急剧增加,单个节点的高误码率影响了通过本节点的标签交换路径LSP （Label Switching Path）的误码率以及整个网络的误码率,因此我们提出采用优化的路由算法来降低网络的误码率,提高网络的整体性能。本文主要研究在基于OCDM的光分组交换网络中实现负载均衡的路由算法问题。使用传统的路由算法建立路由导致网络中部分节点及链路的利用率过高造成网络拥塞,误码率非常高,而某些节点及链路却基本处于闲置状态,利用率非常低。因此我们提出新的路由算法,优化网络中的节点及链路的利用,以降低基于OCDM的光分组交换网络的误码率,提高网络的整体性能。本文主要进行了以下研究:1)分析了基于OCDM的光分组交换的误码率计算,在OOC误码率计算结果的基础上提出了以节点的误码率及链接率为主要性能指标的新的路由算法-NLBRA算法。本算法不考虑各条链路的带宽,而是在整个网络范围内以降低各节点以及LSP的误码率为主要目标。仿真试验表明此算法与MHA算法相比明显降低了网络节点及各条LSP的误码率;网络的链接成功率得到很大提高;同一LSP请求下拒绝率明显下降;降低了各个节点的标签利用率方差,使各节点标签的利用更加均匀;更加合理的利用了网络有限的标签资源。2)在研究上一问题的过程中,我们发现均匀分配标签方法使网络各节点的利用率有很大差别,因此提出了一种新的网络标签分配算法—NFCR算法,本算法根据各个节点在网络中路由的重要性在整个网络范围内更加合理的分配有限的标签资源。在不完全请求与完全请求两种状态下对算法和均匀分配算法进行了仿真比较,结果表明NFCR算法明显的提高了网络的路由数目以及链接率;总的链接数目得到提高。算法在没有提高网络误码率的情况下通过合理分配网络标签资源提高了网络的链接能力。3)以链路带宽为主要考虑因素,提出一种新的基于网络最大流的路由算法-MBGRA,该算法综合考虑链路对网络最大流的贡献量以及带宽使用情况来确定链路权值,然后根据Dijkstra算法查找权值最小的路径进行路由。通过仿真试验与MHA、MIRA算法比较,无论在静态链接还是在动态链接的情况下,MBGRA算法都提高了LSP的成功链接率和路由数目,提高了网络的整体性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 光分组交换技术
• 1.1.1 产生背景
• 1.1.2 基本原理
• 1.2 基于OCDM 的光分组交换网络
• 1.2.1 OCDM 基本原理
• 1.2.2 基于OCDM 的全光分组交换方案介绍
• 1.2.3 基于OCDM 的光分组交换的多用户干扰
• 1.2.4 优化路由算法降低误码率
• 1.3 实现负载均衡的路由算法介绍
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 基于误码率的NLBRA 标签路由算法
• 2.1 引言
• 2.2 在单极性OOC 码下OCDM 系统的误码率分析
• 2.2.1 单极性OOC 码的误码率计算
• 2.2.2 单极性OOC 误码率仿真分析
• 2.3 NLBRA 算法描述
• 2.4 NLBRA 算法与MHA 算法仿真研究
• 2.4.1 节点模型
• 2.4.2 网络链接能力分析
• 2.4.3 网路误码率分析
• 2.4.4 节点标签利用率分析
• 2.4.5 LSP 跳数分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 OCDM 网络中标签资源分配方案研究
• 3.1 引言
• 3.2 网络标签资源分配NFCR 算法描述
• 3.3 标签资源分配NFCR 算法仿真分析
• 3.3.1 使用NFCR 算法在UCRnet 网络拓扑中的仿真分析
• 3.3.2 使用NFCR 算法在完全路由拓扑中的仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 一种基于网络最大流的动态路由算法
• 4.1 引言
• 4.2 最小干扰路由算法 MIRA 介绍
• 4.2.1 MIRA 算法的设计思想
• 4.2.2 MIRA 算法的具体描述
• 4.3 一种新的基于网络最大流的动态路由算法
• 4.3.1 网络模型描述
• 4.3.2 MBGRA 算法过程描述
• 4.3.3 基于网络最大流的路由算法流程
• 4.4 仿真及结果分析
• 4.4.1 静态路由链接的仿真分析
• 4.4.2 动态路由链接的仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻硕期间取得的研究成果